Что может летать без двигателя без мотора
Тест-драйв планера: как летают без мотора
«Мотор? Кому нужен мотор?» — смеется сидящий сзади инструктор, мастер спорта по планеризму и президент Федерации планерного спорта России Сергей Рябчинский. Его совершенно не беспокоит, что после отцепки от буксира стрелка вариометра, показывающая вертикальную скорость, отклоняется вниз. Впрочем, скорость снижения — чуть больше 1 м/с, так что времени у нас еще много. Мы ищем термик — восходящий поток, который позволит планеру набрать высоту и дольше продержаться в воздухе. Но похоже, что в этот раз нам не повезло — пару раз стрелка вариометра дергается, застывая около нуля, но потоки оказываются слишком слабыми, чтобы удержать планер. И минут через пятнадцать, совершив эффектный проход над площадкой, Сергей заходит на посадку.
Оседлав поток
Согласно определению, планер, или планёр (фр.planeur, от лат. planum — плоскость) — безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полете за счет аэродинамической подъемной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Но сухое определение не отражает всех достоинств планера. «Если судить с точки зрения аэродинамики, это самые совершенные летательные аппараты, которые были когда-либо созданы, — объясняет Сергей Рябчинский.- Существует такой показатель, как аэродинамическое качество, — это отношение расстояния, которое может пролететь ЛА с выключенным двигателем с некоторой высоты, к потере этой высоты. У легких самолетов он обычно составляет 10−15, а у планеров от 25−30 только начинается, то есть с высоты 1 км такой планер может пролететь по горизонтали 30 км. И это если только планировать и не использовать восходящие потоки».
На самом деле планеры летают намного дальше, если пилоту удается «оседлать» восходящий поток. Например, термик — термический поток в местах нагрева земной поверхности солнечным излучением. Обычно такие потоки образуются над пашнями, дорогами и местами городской застройки. Часто из-за конденсации паров воды в восходящем теплом потоке при попадании в более холодные вышележащие слои атмосферы термики «выдают себя» кучевыми облаками. Попав в такой восходящий поток, имеющий скорость несколько метров в секунду, планер может по винтовой линии снижаться относительно потока, но при этом подниматься относительно земли. Термики могут подниматься до 3000 м и дают возможность набрать высоту, необходимую для длительного планирования — до следующего восходящего потока. В средних широтах солнце прогревает воздух только с поздней весны до начала осени, так что планеризм здесь — спорт сезонный. Впрочем, термики не единственный вид восходящих потоков. При взаимодействии воздушных масс с элементами рельефа (холмы, крутые берега) возникают потоки обтекания, взбирающиеся на высоту в несколько сотен метров. А в горах можно встретить постоянные волновые потоки — одну из разновидностей стоячих волн (волн Ли) в атмосфере, которые образуются при обтекании воздушными потоками горных хребтов. Волновые потоки взбираются до высот в 10−15 км и поэтому используются планеристами для установления мировых рекордов высоты и дальности полета.
Планер : самолёт без мотора
Создание экологически чистого авиатранспорта, не смотря на то, что идёт оно не такими семимильными шагами как развитие обычного авиастроения, постепенно приносит свои плоды. Так называемые планеры, представляющие собой ни что иное, как самолёт без мотора, позволяют передвигаться на значительные расстояния, и вполне вероятно, в самом ближайшем будущем пассажироперевозки на планерах будут вполне реальными и доступными.
Мало кто берётся предсказать, когда появился первый самолёт без мотора, ведь известны ещё рисунки в домах индейцев Майя, на которых изображены своеобразные аппараты позволяющие перемещаться в воздухе. Тем не менее, современный планер представляет собой летательный аппарат, не оснащённый двигателем, но позволяющий перемещаться по воздуху за счёт аэродинамической подъёмной силы.
Тем не менее, все планеры подразделяются на три вида, в зависимости от способа их запуска:
Вполне возможно вы будете удивлены тем, что планер, он же самолёт без мотора, может пролететь на высоте в 1000 метров, при условиях спокойного воздуха, расстояние, составляющее 60 километров. Благодаря высокому квалитету пилота, это расстояние ещё может быть несколько увеличено, но самым длинным полётом в истории на планере, является полёт, совершённый в 2003 году гражданином Германии – Клаус Олман совершил авиаперелёт на расстояние в 3009 километров. Согласитесь, что если продолжать работы в данном направлении, то в самом ближайшем будущем на планерах можно будет перевозить первых пассажиров, однако, главным показателем здесь остается, конечно же, безопасность таких полётов, а учитывая, что место для посадки может быть не самым ровным, то пока что о применении планеров в гражданских авиаперевозках является ещё нереализуемой идеей.
Может ли вертолет летать без мотора?
Оказывается, можно. Только взлетать он будет не как вертолет, а как автожир. Винт автожира в полете находится в состоянии авторотации, создавая подъемную силу; вперед же автожир движется за счет тянущего или толкающего пропеллера. А во время Второй мировой войны конструкторам немецкой фирмы Focke-Achgelis & Co пришло в голову снять с автожира двигатель, тем самым заставив его работать по принципу планера. Впрочем, обо всем по порядку.
Крутящиеся змеи
В русской авиационной терминологии нет устоявшегося обозначения безмоторного автожира — его именуют гиропланом (так иногда называют и оснащенные двигателем машины), винтовым змеем, гироглайдером. Последний термин, как менее всего пересекающийся с названиями других конструкций, будем использовать и мы.
Идея гироглайдера появилась задолго до того, как Хуан де ля Сиерва поднял в воздух первый автожир. Более того, испанский изобретатель еще не родился, когда в 1891 году шотландец Томас Энсборо получил патент US464412 на конструкцию, которую он сам назвал просто kite, «воздушный змей». Позже схожие патенты стали именоваться revolving kite, то есть «вращающийся воздушный змей». Система Энсборо представляла собой шестигранную конструкцию из реек, на которые была натянута парусина. Рейки располагались в несколько «этажей», насаженных на общую ось, и каждый слой мог вращаться относительно других. К основанию змея крепился канат. В воздухе парусиновые поверхности начинали крутиться, удерживая змей в полете за счет авторотации. Энсборо вдохновлялся ветряной мельницей: если ветер вращает ее огромные лопасти, почему он не может таким же образом удерживать в воздухе более легкую конструкцию? Принцип вертолета в конце XIX века уже был известен, хотя практической реализации еще не получил, а Энсборо случайно построил первый «пред-автожир» — гироглайдер. Впоследствии конструкции, продолжающие идею Энсборо, появлялись в патентных ведомствах разных государств.
Сумрачный немецкий гений
В Германии 1930−1940-х годов практически каждая интересная техническая идея реализовывалась или как минимум исследовалась. В 1942 году перед разработчиками ряда немецких авиастроительных компаний была поставлена задача повысить радиус разведки подводных лодок за счет легких летательных аппаратов. Идея заключалась в следующем: на подлодке должен был находиться в сложенном состоянии планер или самолет, который мог бы взлететь с палубы, «осмотреться» и вернуться обратно.
Специалисты Arado Flugzeugwerke сфокусировались на легком самолете — получился Arado Ar 231, оказавшийся по результатам испытаний слишком большим, неудобным, маломощным и плохо управляемым. А вот в Focke-Achgelis пошли другим путем и представили миру гироглайдер Focke-Achgelis Fa 330, получивший прозвище «Трясогузка».
У Focke-Achgelis, а точнее — у самого Генриха Фокке, уже был опыт конструирования гироглайдеров. Первым полноразмерным гироглайдером в истории стал построенный годом ранее в единственном экземпляре десантный Focke-Achgelis Fa 225. В его конструкции Фокке использовал фюзеляж от серийного десантного планера DFS 230, установив на него автожирный ротор, — машина была сконструирована всего за семь недель и совершила первый полет в начале 1943 года, но в серию не пошла из-за отсутствия видимых преимуществ перед обычным планером.
А вот Fa 330 представлял собой сверхлегкий (68−75 кг в зависимости от модификации) одноместный открытый автожир без двигателя и тянущего пропеллера. Подъемная сила создавалась за счет 7,32-метрового трехлопастного ротора, а минимальная скорость «Трясогузки», при которой глайдер был стабилен, составляла всего 27 км/ч. Принцип действия гироглайдера предполагался следующий. Два члена команды вытаскивали сложенную машину из специального отсека рубки на палубу подлодки, собирали ее (это занимало порядка 20 минут, а при участии третьего человека 10) и пристегивали к 150-метровому тросу. Ротору задавали первоначальное вращение с помощью шкива, за счет набегающего во время движения лодки потока воздуха ротор раскручивался, гироглайдер взлетал, и его отпускали в полет на привязи. Машина поднималась до высоты порядка 120 м, что позволяло «видеть» на расстояние до 35 км (с верхней точки рубки — максимум 8−10 км). По окончании разведки кабель сматывали, и гироглайдер притягивался прямо на палубу или на воду рядом с лодкой. Длина леера могла достигать 300 м — при подъеме гироглайдера на 200−220 м и скорости 80 км/ч пилот имел обзор до 50 км вокруг!
Способность летать на короткие или большие расстояния без электричества много раз развивалась в природе. Многие существа, способные к продолжительному полету на крыльях, также летают без двигателя большую часть времени в воздухе.
Содержание
Полет без мощности
Классификация способов полета
Пенникуик делит полет животных на три типа: парашютный, планирующий и моторный. Однако он отмечает, что у них нет резких границ. Например, в какой-то момент он видит парашюты как не приводимые в действие и как примитивную форму парения, в то время как сам парение он видит как приводимый в движение воздушным движением (ветром). Другие методы, такие как полет легче воздуха, используются только человеком.
В этой статье проводится следующие различия между типами и методами полета без двигателя, исходя из их характеристик:
Они сведены в таблицу:
| Режим полета | ||||
|---|---|---|---|---|
| Короткая продолжительность | Продолжительный свободный полет | Привязанный | ||
| Движение вперед по воздуху | Никто | Не классифицируется как рейс | Легче воздуха Дрейфующий | Легче воздуха |
| Медленнее, чем движение вниз | Парашютный | Парашютный | Не классифицируется как рейс | |
| Быстрее, чем движение вниз | Скольжение | Парящий | Кайтинг | |
Способы полета и использование
Некоторые примеры использования показаны в следующей таблице:
| Самолет | Животные | Растения и грибы | |
|---|---|---|---|
| Легче воздуха | Воздушный шар | — | — |
| Дрейфующий | — | Мелкие насекомые | Споры, семена орхидей |
| Парашютный | Парашют | Змей паук | Роторные крылышки (клен, платан) Волосы (одуванчик) |
| Скольжение | Планер | Белка-летяга | Крылатые семена ( Alsomitra macrocarpa ) |
| Парящий | Планер | Альбатрос | |
| Кайтинг | Кайт Роторный змей |
Легче воздуха
Полет легче воздуха используется только человеком. Самолет без двигателя, легче воздуха, называется воздушным шаром.
Надувные шарики
Воздушный шар может быть привязан как воздушный змей или плыть по ветру в свободном полете. Пилот может контролировать высоту свободно летящего аэростата, нагревая газ или выпуская балласт, обеспечивая некоторый контроль направления (так как направление ветра меняется с высотой).
Дрейфующий
Свободно падающий объект без какой-либо адаптации к полету может поддерживаться ветром только в том случае, если он очень легкий и падает медленнее, чем ветер дует его вверх. Достаточно легкий объект может использовать восходящие потоки и дрейфовать от ветра таким образом в течение длительных периодов времени.
Некоторые растения также используют ветер для распространения семян таким образом. Семена орхидеи очень мелкие и похожие на пыль.
Парашютный
Скольжение
Планирующий полет требует первоначального запуска, дающего объекту достаточно энергии для полета.
Аэродинамический подъемник
Если воздух поднимается быстрее, чем опускается объект, он будет уноситься вверх. Таким образом, планирующий объект может получить дополнительную потенциальную энергию от таких источников, как термики и гребневой подъем.
Планерный самолет
Планирующие животные
Существа, способные взлетать в воздух и парить на короткие расстояния, включают:
Парящий
Многие типы планеров предназначены для использования поднимающегося воздуха и, следовательно, также могут взлетать.
Кайтинг
Воздушный поток над привязанным объектом может увеличить его высоту до максимума, который частично определяется длиной привязи, а затем позволит ему поддерживать высоту при достаточном потоке воздуха. Такой привязанный летающий объект называется воздушным змеем.
Если есть ветер, привязь можно прикрепить к фиксированной точке. Движение объекта, такого как быстроходный катер, также можно использовать для создания воздушного потока или усиления ветра. Подвижным объектом может быть даже другой воздушный змей.
Пилотируемые воздушные змеи запускались для различных целей.
Поясним за новости: что будет, если у самолёта откажет один двигатель
27 июня самолёт Ан-24 авиакомпании «Ангара» вылетел из Нижнеангарска в Улан-Удэ. После взлё та отказал один из двигателей, и экипаж решил вернуться в аэропорт.
По предварительным данным, Ан-24 выкатился за пределы взлетно-посадочной полосы, столкнулся со стоящим рядом зданием и загорелся. В результате погибли два пилота, пассажиры получили травмы. Первой причиной аварии называют отказ одного двигателя, но и ошибку пилотов никто не исключает. Вопрос, который возникнет у любого человека — зачем возвращаться, если самолёт продолжал лететь? И можно ли вообще продолжать полёт на одном двигателе?
Оценивать происшествия всегда трудно. Кто-то будет говорить, что виновата техника, кто-то ссылается на человеческий фактор и недостаточную подготовку экипажа.
Кажется, что любое отклонение от привычного сценария ведёт к катастрофе. Помните, как 15 июня в аэропорту Краснодара Boeing 737-800 авиакомпании S7 совершил жёсткую посадку и задел полосу хвостом? Мы точно знаем, что самолет должен садиться на шасси, тогда как объяснить эту ситуацию с боингом, ведь всё закончилось хорошо?
Мы решили объяснить самые частые страшилки, а для начала напомнить, что самолёт, по статистике, самый безопасный вид транспорта, все системы и механизмы которого спроектированы и сделаны с многократным запасом. Ежедневно в мире десятки тысяч самолётов взлетают и садятся штатно, но в новостях об этом не пишут. Никто не будет читать новость о том, что самолёт такой-то по маршруту такому-то взлетел по расписанию, а приземлился даже с опережением, — во время полёта на борту не закончился томатный сок. Тем не менее, происшествия случаются.
Что будет, если откажет один двигатель?
Пилоты проходят обучение и тренировки не только на тренажерах, но и в реальных полётных условиях: делают несколько взлетов и посадок с одним работающим двигателем. Поэтому все пилоты должны быть к этому подготовлены.
В целях безопасности, конечно, при отказе двигателя пилоты стараются как можно быстрее посадить самолёт. Если отказ происходит при взлёте или сразу после, ближайший аэродром — это аэродром вылета, потому обычно возвращаются на него. Двигатели нужны не только для полёта, но и для торможения на земле. Если работает только один двигатель, тормозить сложнее, для полной остановки нужно больше длины полосы, чем обычно. Осложняет ситуацию и большая масса самолёта, ведь у него полные баки топлива, которое он не успел выработать. Чем тяжелее самолёт, тем большее расстояние нужно ему для полной остановки, как у автомобиля.
Все двухдвигательные самолёты, допущенные к полётам, не только могут, но и должны продолжать полёт с одним двигателем на любом этапе. Это обязательное условие их проектирования и сертификации. И вообще самолёт не падает камнем вниз, даже если откажут оба двигателя. Он опирается на воздух и может планировать ещё какое-то время.
Можно ли самолёту задевать полосу хвостом?
Иначе это называется тейлстрайк — буквально «удар хвостом» в переводе с английского. Происходит на взлёте или посадке.
В большинстве случаев причиной становится ошибка экипажа: слишком резкий взлёт, либо слишком высоко задранный нос при посадке. Но на современных самолётах системы автоматические, и вероятность тейлстрайка сведена к минимуму.
Иногда причина в неблагоприятные погодных условиях. В любом случае, если самолёт задел полосу хвостом, ему грозит ремонт повреждённой обшивки.
А если в двигатель залетят птицы, как в фильме?
Зависит от размера птицы и их количества этих самых птиц. Одно можно сказать наверняка — птица, к сожалению, погибнет. Что касается самолёта: если маленькая птица попадёт в двигатель, то ничего заметного не произойдёт, просто после полёта нужно будет осмотреть двигатель на повреждения. Более крупная птица может привести к остановке двигателя. Но как мы уже знаем, современный самолёт может и должен летать на одном двигателе.
Ситуация, которая случилась в Нью-Йорке в 2009 году, когда самолёт столкнулся с целой стаей уток и оба двигателя вышли из строя — исключительная. Тогда всё закончилось хорошо — самолёт благополучно посадили на реку Гудзон.
Разгерметизация — звучит страшно
Да, реактивные самолеты летают на такой высоте, где воздух уже достаточно разрежен, и дышать им сложно. Поэтому наружный воздух искусственно загоняется в самолет, чтобы создать там давление. Оно, конечно, ниже, чем на земле.
При разгерметизации самолет первым делом снижается на высоту около 3000 метров. На этой высоте атмосферное давление примерно равно тому, которое поддерживается в салоне самолета. Тут уже можно дышать и, в принципе, продолжить движение. Но на такой высоте сопротивление воздуха сильнее, топливо расходуется больше, да и пассажирам не очень комфортно лететь в масках. Поэтому пилоты садятся на ближайший аэродром. Так что если помимо разгерметизации ничего не произошло, считайте это веселым приключением. Главное, сначала надеть маску на себя, а затем на ребёнка, и не пытаться одновременно заедать стресс бутербродом.
Мы сядем без шасси?
Процедура в этом случае примерно такая: у пилотов загорается сигнал, они пытаются еще несколько раз выпустить шасси, если не получилось, при заходе на посадку они рассказывают об этом диспетчеру и просят его посмотреть, как там дела. Сами они не могут точно знать, выпустились шасси или нет. Вдруг сигнал ложный. Для этого самолёт совершает низкий пролёт над аэропортом, диспетчеры в бинокль смотрят и подтверждают, что шасси не выпустились.
Если не выпускаются все шасси, а у самолёта есть время покружить над аэропортом, вызываются пожарные машины и заливают всю полосу пеной. Она помогает смазать приземление на брюхо. Это не так комфортно и, скорей всего, самолет выкатится с полосы, но хотя бы так.
Тогда мы умрём от молнии!
Нет. Иногда даже пилоты не знают, что в самолет попала молния. Только на земле можно увидеть подпалину, отметку, что она туда ударила. Когда самолёт не заземлен, молния, грубо говоря, стекает по фюзеляжу и не причиняет вреда. Никакие электронные системы борта не соединены с фюзеляжем, поэтому в штатной ситуации самолёту на молнию плевать. Бывают редкие случаи, когда молния ударяет в окно кабины, и трескается стекло, но тут мы возвращаемся к разгерметизации: пилоты надевают кислородные маски и благополучно сажают самолёт.